JP5240785B2 - 太陽エネルギー及び風力の発電構造 - Google Patents

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Description

本発明は、太陽エネルギー及び風力の発電構造に関するものであり、さらに詳しくは、建物等に設置して使用される太陽エネルギー及び風力による発電構造に関するものである。
従来の風力及び太陽エネルギーを統合する組立て式発電構造は、地面に設置され、後記の構造のカウンタウェイトを支持し、内部に、蓄電池や電気制御装置等が設置されたものである。
かかる風力及び太陽のエネルギーの発電構造は、後記の如く、風力発電機及び太陽エネルギー光電子板の電気出力を引き受けて使用する土台と、
土台に固定され、旗竿を組立てて、転動する旗竿座と、複数の旗竿が接続して形成され、その下方の適当な位置に、旗竿が、旗竿座に軸着され、もっとも上方の旗竿に、風車が実装され、上記風車に発電するための発電機が連結される旗竿セットと、
発電機から電気制御装置までの電線を通すための中空管と、
その両端が、それぞれ、旗竿セットの下部と土台に軸着され、旗竿座の軸着点を軸心して、旗竿セットを変位させ、土台に対して、転動運動を行うリンクメカニズムと、末端が、転動アームに軸着され、伸縮作動により、転動アームが連動され、旗竿セットを転動させて上昇や降下させる省力機構伸縮装置と、
上記土台の上部に設置され、電気力を発電し、電線を介して土台内の電気制御装置へ伝達して蓄電池に充電する太陽エネルギー光電子板と
から構成されている。
上記の風力と太陽エネルギーを統合する組立て式発電構造は、上記風車が、主として、旗竿セットにより直立竿状に支持され、そのために、組立て際、手間がかかり、また、その発電構造が、平面の屋根や敷地だけにしか適用できないという問題点がある。さらに、旗竿セットの支持力が不足であるし、風車が崩れるおそれがあるため、その実用性と耐用性には難点があった。
従って、本発明の課題は、従来の太陽エネルギー及び風力を結合した組立て式発電構造の問題点に鑑み、太陽エネルギー及び風力を統合した発電構造であって、傾斜面を有する建物に設置して使用可能であり、安定した風車の構造を利用した発電構造を提供する点にある。
そこで、本発明者は、前記の如き本発明の課題を解決するため、鋭意、研究を重ね、また、学理を利用して検討を繰り返した結果、下記の如き太陽エネルギー及び風力を利用した発電構造が、前記問題点を解消し、設計が合理的である点に着目し、かかる知見に基づいて本発明の完成に到達した。
かくして、請求項１に係る発明によれば、
少なくとも、
主として、ケーシングと太陽エネルギー板、蓄電装置、加温室、水管、熱伝達層、断熱層及び貯水バケツからなり、ケーシングの上方に、開口が形成され、ケーシングの上方にある開口に、太陽エネルギー板が設置され、太陽エネルギー板により、ケーシングに合わせて、閉鎖空間が形成され、ケーシング外の一側に、蓄電装置が設置され、太陽エネルギー板によって変換された電気エネルギーが、蓄電装置へ伝達されて蓄電され、ケーシング内の閉鎖空間が、加温室とされ、加温室の下方に、複数の水管が配列され、上記水管の下方に、更に、一層の熱伝達層が設置され、熱伝達層が、金属材質であり、熱伝達層の下方に、一層の断熱層が設置され、上記ケーシングの一側に、更に、水を充填した水管が接続されて水を循環するための貯水バケツが設置され、貯水バケツ内に、リング状管が配置され、上記リング状管内に、保温溶液が充填され、貯水バケツ内にも、蓄熱管が設置され、蓄熱管内に、蓄熱溶液が充填される太陽エネルギーセットと、
主として、太陽エネルギーセットの両側に設置され、ファン羽根や伝動軸及び発電機からなり、太陽エネルギーセットの水管先端と末端の両側に、ともに、ファン羽根が設置され、その二つのファン羽根の軸心に、ともに、伝動軸が設置され、太陽エネルギーセットの蓄電装置の傍に、発電機が設置され、その発電機が、伝動軸から伝達されたパワーを利用して発電して電気エネルギーを生成し、上記電気エネルギーが、更に、蓄電装置に伝達されて蓄電される発電セットと、
が含有される、
ことを特徴とする太陽エネルギー及び風力発電構造が提供される。
請求項２に係る発明によれば、上記太陽エネルギーセットの熱伝達層の金属材質が、銅であることを特徴とする請求項１に記載の太陽エネルギー及び風力発電構造が提供される。
請求項３に係る発明によれば、上記太陽エネルギーセットの水管の周りに保温管が設置され、保温管と水管との間に保温溶液が、充填されることを特徴とする請求項１に記載の太陽エネルギー及び風力発電構造が提供される。
請求項４に係る発明によれば、上記太陽エネルギーセットの貯水バケツ内に設置されたリング状管の外形が、螺旋するリング状であることを特徴とする請求項１に記載の太陽エネルギー及び風力発電構造が提供される。
請求項５に係る発明によれば、上記太陽エネルギーセットの貯水バケツ内に設置されたリング状管内に充填された保温溶液が、油類であることを特徴とする請求項１に記載の太陽エネルギー及び風力発電構造が提供される。
請求項６に係る発明によれば、上記太陽エネルギーセットの貯水バケツに設置された蓄熱管が、貯水バケツ内に設置されたリング状管が螺旋するリング状であれば、リング状管のリング状中心として設置されることを特徴とする請求項１に記載の太陽エネルギー及び風力発電構造が提供される。
請求項７に係る発明によれば、上記太陽エネルギーセットの貯水バケツに設置された蓄熱管内に充填された蓄熱溶液が、アスファルト状の重質油類であることを特徴とする請求項１に記載の太陽エネルギー及び風力発電構造が提供される。
請求項８に係る発明によれば、上記発電セットのファン羽根の外形が、約水車状の板部材であることを特徴とする請求項１に記載の太陽エネルギー及び風力発電構造が提供される。
請求項９に係る発明によれば、上記発電セットのファン羽根の数が８枚であることを特徴とする請求項１に記載の太陽エネルギー及び風力発電構造が提供される。
請求項１０に係る発明によれば、上記発電セットの伝動軸が、太陽エネルギーセットの太陽エネルギー板と同一平面に設置されることを特徴とする請求項１に記載の太陽エネルギー及び風力発電構造が提供される。
本発明に係る太陽エネルギー及び風力の発電構造は、上記の如く、少なくとも、太陽エネルギーセットと発電セットから構成される。
太陽エネルギーセットは、主として、ケーシングと太陽エネルギー板、蓄電装置、加温室、水管、熱伝達層、断熱材及び貯水バケツからなる。
ケーシングの上方に、開口が形成され、該開口に、太陽エネルギー板が設置され、太陽エネルギー板により、ケーシングに合わせて、閉鎖空間が形成される。ケーシング外の一側に、蓄電装置が設置され、太陽エネルギー板によって変換された電気エネルギーが、蓄電装置へ伝達されて蓄電される。ケーシング内の前記閉鎖空間が、加温室とされ、加温室の下方に、複数の水管が配列される。上記水管の下方に、更に、一層の熱伝達層が設置され、熱伝達層が、金属材質である。熱伝達層の下方に、一層の断熱層が設置され、上記ケーシングの一側に、更に、水を充填した水管が接続されて水を循環するための貯水バケツが設置される。また、貯水バケツ内に、リング状管が配置され、上記リング状管内に、保温溶液が充填され、貯水バケツ内にも、蓄熱管が設置され、蓄熱管内に、蓄熱溶液が充填される。
発電セットは、主として、ファン羽根や伝動軸及び発電機からなり、太陽エネルギーセットの両側に設置される。太陽エネルギーセットの水管先端と末端の両側に、ともに、ファン羽根が設置され、その二つのファン羽根の軸心に、ともに、伝動軸が設置され、太陽エネルギーセットの蓄電装置の傍に、発電機が設置され、その発電機が、伝動軸から伝達されたパワーを利用して発電して電気エネルギーを生成し、上記電気エネルギーが、更に、蓄電装置に伝達されて蓄電される。
さらに具体的には、本発明によれば、風力や水力及び太陽エネルギーを利用して電気エネルギーを生成する太陽エネルギー及び風力の発電構造が提供される。
本発明は、太陽エネルギー板と発電セットが設置された太陽エネルギー湯沸器とともに、屋根に設置されると、同時に、太陽光の光源と自然風の風力及び外部水力を利用して、太陽エネルギー板と発電セットとの両者に合わせて、電気エネルギーを生成でき、また、その電気エネルギーを、蓄電装置に蓄電することができる。そして、太陽エネルギー板により、太陽光が電気エネルギーに変換される際に、生成した廃熱が、湯沸器によって利用されて、水を加熱することができる。
そのため、本発明は、自然資源を利用して電気エネルギーを生成するだけでなく、家庭用の熱水を生成することもできる。
また、本発明によれば、太陽エネルギー及び風力の発電構造の上記発電セットは、主として、横置きに、太陽エネルギーセットの両側に設置されるため、各種の屋根や敷地に、簡単に設置され、また、構造が崩れるおそれがなく、そして、本発明は、一般の太陽エネルギー湯沸器を改造して作製することができるため、コストも、比較的低減させることができる。
本発明は、上記の通りの構成からなる発電構造を家屋の屋根等に設置することにより、太陽光、自然風の風力及び外部水力を利用して、電気エネルギーを生成させることができ、また、太陽光が電気エネルギーに変換される際の廃熱を利用して熱水を得ることもできる。
以下、図面を参照しながら、本発明の特徴及び技術内容について、詳しく説明する。もっとも、それらの図面等は、参考や説明のためであり、本発明は、それらによって限定されるものではない。
本発明に係る太陽エネルギー及び風力の発電構造は、図１に示すように、少なくとも、太陽エネルギーセット１と発電セット２から構成される。
太陽エネルギーセット１は、主として、ケーシング１１と太陽エネルギー板１２、蓄電装置１３、加温室１４、水管１５、熱伝達層１６、断熱層１７及び貯水バケツ１８からなる。
ケーシング１１の上方に、開口が形成され、ケーシング１１の上方にある開口に、太陽エネルギー板１２が設置され、太陽エネルギー板１２により、ケーシング１１に合わせて、閉鎖空間が形成され、太陽エネルギー板１２により、外部の光源を吸収して電気エネルギーに変換できる。
ケーシング１１外の一側に、蓄電装置１３が設置され、太陽エネルギー板１２によって変換された電気エネルギーが、蓄電装置１３へ伝達されて充電される。
ケーシング１１内の閉鎖空間が、加温室１４とされ、加温室１４の下方に、複数の水管１５が配列され、上記水管１５の下方に、更に、一層の熱伝達層１６が設置される。
熱伝達層１６により、水管１５同士の間において、より容易に熱伝達できる。熱伝達層１６は、金属材質であり、好ましい材質が銅である。
熱伝達層１６の下方に、一層の断熱層１７が設置され、断熱層１７により、熱エネルギーが下方へ伝達して熱損失することを防止できる。上記ケーシング１１の一側に、水を貯水して水管１５が接続されて水を循環するための貯水バケツ１８が設置される。
また、図２のように、貯水バケツ１８内に、螺旋するリング状のリング状管１８１が配置され、上記リング状管１８１内に、保温溶液３が充填される。好ましい保温溶液３が、油類であり、保温溶液３が、リング状管１８１内で循環して流動し、貯水バケツ１８内のリング状管１８１のリング状中心に、蓄熱管１８２が設置される。蓄熱管１８２内に、蓄熱溶液４が充填され、上記蓄熱溶液４は、アスファルトのような重質油類が好ましい。蓄熱溶液４により、有効に、熱エネルギーが格納される。
また、図３のように、水管１５の周りに、保温管１５１が設置され、また、保温管１５１と水管１５との間に、保温溶液３が充填される。これにより、保温溶液３で、水管１５内の水が、容易に熱エネルギーを損失することがない。
発電セット２は、図４のように、主として、太陽エネルギーセット１の両側に設置され、ファン羽根２１や伝動軸２２及び発電機２３からなる。
太陽エネルギーセット１の水管１５先端と末端の両側の上方に、ファン羽根２１が設置される。ファン羽根２１は、本実施例では、８枚設けられて、外形が約水車状である板部材である。上記のファン羽根２１の軸心に、伝動軸２２が設置され、上記伝動軸２２が、太陽エネルギーセット１の太陽エネルギー板１２と同一平面に設置される。これにより、ファン羽根２１の半分以上の羽根が露出し、風力を引き受けて転動できる。そして、太陽エネルギーセット１の蓄電装置１３の傍に設置された発電機２３により、伝動軸２２から伝達されたパワーを引き受け、発電して電気エネルギーを生成でき、上記電気エネルギーが、更に、蓄電装置１３へ送られて蓄電される。
本発明に係る太陽エネルギー及び風力の発電構造によれば、図５のように、本発明に係る太陽エネルギー及び風力の発電構造を、傾斜に配列して建物５の上方に設置する場合において、太陽光が照射するときは、太陽エネルギーセット１の太陽エネルギー板１２により、太陽光が照射した光線を吸収して、吸収した光線を、電気エネルギーに変換し、上記電気エネルギーは、太陽エネルギーセット１の蓄電装置１３へ伝達されて蓄電される。
また、上記太陽エネルギー板１２が、光源を電気エネルギーに変換すると同時に、上記太陽エネルギー板１２の下方において、廃熱が生成し、その廃熱で、太陽エネルギーセット１の水管１５中の水を加熱でき、これにより、太陽エネルギーセット１は、太陽が照射する場合、同時に、電気エネルギーと熱水を生成する。
また、太陽エネルギーセット１のケーシング１外の両側に、発電セット２が設置される。自然風が吹く時、自然風が主として、水平に流動し、障害物に当たると、自然風が、建物５の傾斜方向に沿って、上へ流動する。そして、発電セット２のファン羽根２１は、自然風の吹くことにより転動できる。上記ファン羽根２１が転動することにより、パワーが生成し、また、発電セット２の伝動軸２２で、ファン羽根２１が転動することにより生成したパワーを、発電セット２の発電機２３へ伝達でき、そのパワーを利用して、発電機２３により、電気エネルギーが形成され、その電気エネルギーが、蓄電装置１３へ伝達される。
また、図６のように、雨の日、雨水が、ファン羽根２１の上端に落ちると、上記ファン羽根２１が、雨水の衝撃により、転動する。
また、本発明に係る発電構造が、傾斜に配列されて建物５上に設置されるため、一部の太陽エネルギー板１２に落ちた雨水が、太陽エネルギー板１２の斜面に沿って流れる。上記太陽エネルギー板１２に沿って、下へ流れる雨水が、上記水流の力で、下へ向ってファン羽根２１に衝突し、これにより、ファン羽根２１が、絶えず、転動してパワーを生成する。この時、伝動軸２２で、ファン羽根２１が転動することにより生成したパワーを、発電機２３へ伝達し、そのパワーを利用して、発電機２３において、電気エネルギーが形成され、また、電気エネルギーが、蓄電装置１３へ伝達される。
これにより、日照のない夜でも、本発明によれば、風力や水力を利用して、発電セット２が、電気力を生成できる。また、風力と水力の両者を利用して、ファン羽根２１が、同一方向に転動し、風力と水力の二種類のパワーが、同時に存在する時、ファン羽根２１の転動が、より高速になり、発電機２３は、より有効に発電することができる。
また、図７のように、太陽光が照射する場合、太陽エネルギーセット１の貯水バケツ１８が、太陽光の熱エネルギーを吸収できる。この時、貯水バケツ１８内の蓄熱管１８２の温度が、貯水バケツ１８の外部より低いため、その吸収した熱エネルギーが、貯水バケツ１８内の水を介して、徐々に蓄熱管１８２へ伝達され、蓄熱管１８２内に充填された蓄熱溶液４により、その熱エネルギーが格納される。また、貯水バケツ１８内のリング状管１８１は、リング状管１８１内に充填された保温溶液３で、熱エネルギーを吸収して、有効に、熱エネルギーを貯水バケツ１８１内の水へ伝達することができる。
また、図８のように、太陽光が照射していない場合、蓄熱管１８２の温度が、貯水バケツ１８の外部より高いため、蓄熱管１８２に格納された熱エネルギーが、徐々に、貯水バケツ１８内の水へ伝達され、これにより、絶えず、貯水バケツ１８内の水の温度が維持される。
本発明に係る太陽エネルギー及び風力の発電構造は、図１のように、太陽エネルギーセット１に設置された太陽エネルギー板１２と発電セット２で、同時に、太陽光の光源や自然風の風力及び外部の水力を吸収して、太陽エネルギー板１２と発電セット２を利用して、電気エネルギーを生成することができる。
また、夜間においても、発電セット２も発電を実行でき、そして、太陽エネルギー板１２により光源が電気エネルギーに変換される時、廃熱を生成し、上記廃熱が、太陽エネルギーセット１の水管１５へ伝達されて水管１５内の水を加熱できる。これにより、本発明は、自然資源で、一日中、電気エネルギーを生成できるだけでなく、家庭用の熱水を提供することができる。上記発電セット２のファン羽根２１は、太陽エネルギーセット１のケーシング１１の両側に主として、横向きに設置される。これにより、本発明に係る太陽エネルギー及び風力の発電構造が、容易に各種類の屋根や敷地に設置される。
また、本発明に係る太陽エネルギー及び風力の発電構造は、一般の太陽エネルギー湯沸器を改造して作製できるため、コストが比較的に低くなる。
以上、説明したように、本発明は、より進歩的かつより実用的あることは明らかであり、法に従って特許の取得を求めるものである。
以上は、本発明のより良い実施例であり、本発明は、それによって何ら限定されるものではない。また、本発明に係わる特許請求の範囲や明細書の内容に基づいて行った等価の変更や修正は、全てが、本発明の範囲内に含まれることは明らかである。
本発明に係る太陽エネルギー及び風力の発電構造の立体断面を例示する斜視図である。 本発明に係る太陽エネルギー及び風力の発電構造の貯水バケツを例示する一部断面概念図である。 本発明に係る太陽エネルギー及び風力の発電構造を例示する断面概念図である。 本発明に係る他の形態における太陽エネルギー及び風力の発電構造を例示する断面概念図である。 本発明に係る太陽エネルギー及び風力の発電構造を適用した状態を例示する断面概念図である。 本発明に係る太陽エネルギー及び風力の発電構造の他の適用形態を例示する断面概念図である。 本発明に係る太陽エネルギー及び風力の発電構造の貯水バケツが熱エネルギーを吸収する際の状態を例示する断面概念図である。 本発明に係る太陽エネルギー及び風力発電の貯水バケツが熱エネルギーを放出する際の状態を例示する断面概念図である。
１ 太陽エネルギーセット
１１ ケーシング
１２ 太陽エネルギー板
１３ 蓄電装置
１４ 加温室
１５ 水管
１５１ 保温管
１６ 熱伝達層
１７ 断熱層
１８ 貯水バケツ
１８１ リング状管
１８２ 蓄熱管
２ 発電セット
２１ ファン羽根
２２ 伝動軸
２３ 発電機
３ 保温溶液
４ 蓄熱溶液
５ 建物

Claims (9)

  1. 少なくとも、
    主として、ケーシングと太陽エネルギー板、蓄電装置、加温室、水管、熱伝達層、断熱層及び貯水バケツからなり、ケーシングの上方に開口が形成され、ケーシングの上方にある開口に、太陽エネルギー板が設置され、太陽エネルギー板により、ケーシングに合わせて、閉鎖空間が形成され、ケーシング外の一側に、蓄電装置が設置され、太陽エネルギー板によって変換された電気エネルギーが、蓄電装置へ伝達されて蓄電され、ケーシング内の閉鎖空間が、加温室とされ、加温室の下方に、複数の水管が配列され、上記水管の下方に、更に、一層の熱伝達層が設置され、熱伝達層が、金属材質であり、熱伝達層の下方に、一層の断熱層が設置され、上記ケーシングの一側に、更に、水を充填した水管が接続されて水を循環するための貯水バケツが設置され、貯水バケツ内に、リング状管が配置され、上記リング状管内に、保温溶液が充填され、貯水バケツ内にも、蓄熱管が設置され、蓄熱管内に、蓄熱溶液が充填される太陽エネルギーセットと、
    主として、太陽エネルギーセットの長手方向の両先端部にそれぞれ設置され、ファン羽根や伝動軸及び発電機からなり、太陽エネルギーセットの水管先端と末端の両側に、ともに、ファン羽根が設置され、その二つのファン羽根の軸心に、ともに、伝動軸が太陽エネルギーセットの太陽エネルギー板と同一平面に設置され、太陽エネルギーセットの蓄電装置の傍に、発電機が設置され、その発電機が、伝動軸から伝達されたパワーを利用して発電して電気エネルギーを生成し、上記電気エネルギーが、更に、蓄電装置に伝達されて蓄電される発電セットと、
    が含有される、
    ことを特徴とする太陽エネルギー及び風力発電構造。
  2. 上記太陽エネルギーセットの熱伝達層の金属材質が、銅であることを特徴とする請求項１に記載の太陽エネルギー及び風力発電構造。
  3. 上記太陽エネルギーセットの水管の周りに、保温管が設置され、保温管と水管との間に、保温溶液が充填されることを特徴とする請求項１に記載の太陽エネルギー及び風力発電構造。
  4. 上記太陽エネルギーセットの貯水バケツ内に設置されたリング状管の外形が、螺旋するリング状であることを特徴とする請求項１に記載の太陽エネルギー及び風力発電構造。
  5. 上記太陽エネルギーセットの貯水バケツ内に設置されたリング状管内に充填された保温溶液が、油類であることを特徴とする請求項１に記載の太陽エネルギー及び風力発電構造。
  6. 上記太陽エネルギーセットの貯水バケツに設置された蓄熱管は、貯水バケツ内に設置されたリング状管が螺旋するリング状であれば、リング状管のリング状中心として設置されることを特徴とする請求項１に記載の太陽エネルギー及び風力発電構造。
  7. 上記太陽エネルギーセットの貯水バケツに設置された蓄熱管内に充填された蓄熱溶液が、アスファルト状の重質油類であることを特徴とする請求項１に記載の太陽エネルギー及び風力発電構造。
  8. 上記発電セットのファン羽根の外形が、約水車状の板部材であることを特徴とする請求項１に記載の太陽エネルギー及び風力発電構造。
  9. 上記発電セットのファン羽根の数が８枚であることを特徴とする請求項１に記載の太陽エネルギー及び風力発電構造。
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